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Niveau Maths sup
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Calcul de limite

Posté par joe92 (invité) 18-10-07 à 12:52

Bonjour,

Est-ce que quelqu'un pourrait me démontrer que :

lim   (1 + k/ n)n = ek
n->+oo

C'est un grand classique, mais en transformant l'expression avec la propriété ax = ex ln(a) et en utilisant les propriétés du logarithme et de l'exponentielle, je n'arrive pas à lever l'indétermination.

Merci d'avance,
Joe

Posté par
JJa
re : Calcul de limite 18-10-07 à 12:59

La réponse donnée à la question de sarwell convient tout aussi bien. En voici la copie :
En général, on s'en tire facilement en posant x=1/n et en faisant tendre x vers 0.
Par développement en série, cela conduit à un développement asymptotique et à fortiori à un équivalent. Exemple pour le premier :
(1+ (a/n))^n = (1+ax)^(1/x) = exp((1/x)ln(1+ax))
(1/x)ln(1+ax) = (ax-(1/2)(ax)^2+O(x^3))/x
= a-(a^2)x/2+O(x^3)
(1+ax)^(1/x)=exp(a-(a^2)x/2+O(x^3))
= exp(a)exp(-(a^2)x/2)exp(1+O(x^2))
=exp(a)(1-(a^2)x/2+O(x^2)
(1+a/n)^n = exp(a)(1-((a^2)/2n)+O(1/n^2))
Donc, la limite pour n tendant vers l'infini est exp(a)

Posté par
JJa
re : Calcul de limite 18-10-07 à 13:02

il est évident que (a) doit être remplacé par (k) pour passer de la question de sarwell à celle de joe92.

Posté par
raymond Correcteur
Calcul de limite 18-10-07 à 13:09

Bonjour.

Un procédé élémentaire.

3$\textrm u_n = (1+\fra{k}{n})^n \Longleftrightarrow \ ln(u_n) = n.ln(1+\fra{k}{n})

3$\textrm\Longleftrightarrow \ \fra{ln(u_n)}{k} = \fra{ln(1+\fra{k}{n})}{\fra{k}{n}}

La dernière fraction est du type :

3$\textrm\fra{ln(1+h)}{h} = \fra{ln(1+h)-ln(1)}{h-0}

La limite lorsque h tend vers zéro est le nombre dérivé en 0 de ln(1+h) : 1

A plus RR.

Posté par joe92 (invité)re : Calcul de limite 18-10-07 à 13:30

Merci beaucoup. Il fallait donc passer par les développements limités. Il faudrait que je m'y remette. Quand on divise O(x3) par x, on n'obtient pas O(x2) ?

Sinon, comment passes-tu avec ces lignes de O(x3) à 1 + O(x2) ?
exp(a-(a^2)x/2+O(x^3))
= exp(a)exp(-(a^2)x/2)exp(1+O(x^2))

De plus, je ne vois pas comment tu passes de
=exp(a)exp(-(a^2)x/2)exp(1+O(x^2))
à
=exp(a)(1-(a^2)x/2+O(x^2)

Il manque une parenthèse dans la dernière expression.

Merci,
Joe

Posté par joe92 (invité)re : Calcul de limite 18-10-07 à 13:45

Très bien ta démonstration, Raymond. Elle fait intervenir le nombre dérivé et a le mérite d'être courte.

Posté par
JJa
re : Calcul de limite 18-10-07 à 15:12

Bien sûr, pour donner une réponse suffisante et donc courte à la question, il n'était pas indispensable de passer par les DL. Autrement dit, le premier terme significatif du DL suffit et alors on n'appelle plus cela un DL.
Pour moi, c'était une occasion pour montrer comment obtenir le développement asymptotique, qui est plus instructif que la limite seule ( mais il est clair que c'est largement au-delà de que ce qui était strictement demandé ).



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